Внутреннее пространство митохондрий является единственным местом в клетке, заряженным отрицательно по отношению к цитоплазме. Одной из составных частей SkQ является Скулачев-ион: положительно заряженный атом фосфора, окруженный гидрофобными фенильными кольцами. В результате заряд атома фосфора перераспределяется по всей структуре иона, что позволяет ему, в отличие от обычных ионов, легко проникать сквозь биологические мембраны. В результате, такая конструкция молекулы SkQ обеспечивает ее накопление в митохондриях в десятки и сотни тысяч раз. Тот же принцип используется для проникновения вещества в клетку из наружной среды. Клетка, как и митохондрии, окружена билипидной мембраной, несущей заряд (правда, в десятки раз меньший, чем мембрана митохондрий). При этом внутренность, цитоплазма клетки заряжена отрицательно по отношению к внешней среде. Это обеспечивает накопление SkQ в живой клетке.
В структуре SkQ1 к Скулачев-иону с помощью линкера (цепочки из 10 атомов углерода) присоединен растительный антиоксидант пластохинон. Физика функционирования мембран митохондрий и необычные свойства ионов Скулачева направляют SkQ1 точно во внутренний полумембранный слой внутренней мембраны митохондрий.
Расположение SkQ в мембране митохондрий принципиально важно. Именно там должны быть перехвачены активные формы кислорода, образующиеся дыхательной цепью митохондри.
Еще одна важнейшая особенность SkQ и принципиальное отличие этого вещества от остальных, «традиционных» антиоксидантов – возможность восстанавливаться дыхательной цепью митохондрий. Это работает так: SkQ синтезируется и доставляется в организм в его неактивной, окисленной форме (химически это означает, что антиоксидантный остаток в составе молекулы получается в виде хинона). В такой форме SkQ попадает в межклеточное пространство, внешнюю мембрану клеток, цитоплазму и ни в одном из этих мест он не взаимодействует с активными формами кислорода. Далее SkQ встраивается во внутреннюю мембрану митохондрий и восстанавливается: то есть получает 2 электрона от комплекса III дыхательной цепи, присоединяя вместе с ними два протона из воды. В результате антиоксидант переходит из хинонной формы в хинольную (которая и изображена на рисунке) и готов к нейтрализации свободных радикалов. То есть он может быть окислен ими обратно до хинонной формы. Но после такого окисления SkQ не расходуется, а восстанавливается обратно комплексом III в активную, хинольную форму. Таким образом, SkQ является «рециркулирующим» антиоксидантом, т.е. «ловушкой» свободных радикалов многократного действия (ссылка)
По существу, встраивание SkQ в мембрану митохондрий обеспечивает направленное изменение свойств этой природной структуры, принципиально повышая ее устойчивость к активным формам кислорода.